專利名稱：二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二次電池，具體的是一種二次電池，其具有在充電/放電時(shí)補(bǔ)償和防止電池膨脹的裝置，以防止電極組件由于內(nèi)部壓力升高而變形，并能夠補(bǔ)償和防止二次電池殼體膨脹。
背景技術(shù)：
近來，包括移動(dòng)電話、膝上型計(jì)算機(jī)和可攜式攝像機(jī)等緊湊輕巧的電氣/電子設(shè)備得到了很好的發(fā)展和生產(chǎn)。此類便攜式電氣/電子設(shè)備安裝有電池組，這樣在沒有額外電源的地方也可以使用它們。電池組內(nèi)至少具有至少一個(gè)電池，其能夠輸出預(yù)定規(guī)格的電壓，以在一定時(shí)間內(nèi)驅(qū)動(dòng)便攜式電氣/電子設(shè)備。
基于經(jīng)濟(jì)因素的考慮，電池組通常采用可以充電和放電的二次電池。典型的二次電池包括鎳-鎘(Ni-Cd)電池、鎳-金屬氫化物(Ni-MH)電池以及鋰二次電池，例如鋰(Li)電池和鋰離子電池。
特別是，鋰離子二次電池具有的工作電壓為3.6V，是鎳-鎘電池或鎳-氫電池的三倍，因而在許多情況下用作便攜式電子設(shè)備的電源。鋰離子電池還具有高單位重量能量密度。因此，它們?cè)诠I(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。
鋰離子二次電池通常使用鋰基氧化物(lithium-based oxide)作為正極活性物質(zhì)并以碳材料作為負(fù)極活性物質(zhì)。鋰離子二次電池根據(jù)電解液類型通常分為液體電解液電池和聚合體電解液電池。使用液體電解液的電池稱作鋰離子電池，使用聚合體電解液的稱作鋰聚合體電池。鋰離子二次電池制造成包括圓柱形、矩形以及袋形等各種形狀。
通常，圓柱形鋰二次電池包括卷繞而成的電極組件，其正極板上涂有正極活性物質(zhì)，負(fù)極板上涂有負(fù)極活性物質(zhì)，在正負(fù)極板之間具有隔板以防止短路，并僅允許鋰離子移動(dòng)；還包括容納電極組件的鋰離子二次電池殼體，以及注入到鋰離子二次電池殼體中的電解液，以使鋰離子移動(dòng)。
以下介紹生產(chǎn)鋰離子二次電池的方法。
在正極板上涂正極活性物質(zhì)，并連接于正極接片。在負(fù)極板上涂負(fù)極活性物質(zhì)，并連接于負(fù)極接片。正負(fù)極板將隔板置于其中間并碾壓后卷繞成電極組件。正極活性物質(zhì)的主要成分為包含鋰(Li)的合成氧化物。碳酸鋰和氧化鈷以1.2∶1混合，并在400℃到1000℃下烘焙以形成LiCoO2，其通常作為正極活性物質(zhì)。
然后電極組件裝入到鋰離子電池殼體中，從而不會(huì)從殼體中脫離。
電解液注入到鋰離子二次電池殼體中，密封后形成鋰離子二次電池。
然而，鋰離子二次電池存在一個(gè)問題，即當(dāng)其重復(fù)充電和使用時(shí)，有可能產(chǎn)生氣體并由此使電池內(nèi)壓升高。繼而引起鋰離子二次電池殼體膨脹(即凸起現(xiàn)象)并使電極組件變形。
凸起現(xiàn)象和電極組件的變形是由以下造成的當(dāng)鋰離子二次電池的電壓由于過度充電而超過一定值時(shí)，在正極活性物質(zhì)(LiCoO2)中的碳酸鋰分解，并產(chǎn)生碳酸鹽氣體。則電極組件發(fā)生膨脹，由此導(dǎo)致鋰離子二次電池殼體的內(nèi)壓升高。
如果電極組件嚴(yán)重變形，在電極組件的正負(fù)極板之間可能會(huì)發(fā)生短路。
同時(shí)，如果在使用時(shí)鋰離子二次電池的內(nèi)壓升高很多，那么電池有可能爆炸。
為解決上述問題，在韓國登記專利No.10-0329562中介紹了一種稱作“安全孔”的安全裝置。
安全孔一般是矩形-型鋰離子二次電池蓋板或殼體的一部分，它比襯底薄很多(例如，是襯底厚度的40％或更少)，并在電池的內(nèi)壓升高時(shí)破碎以減小爆炸的危險(xiǎn)。
但是，安全孔存在的問題是在遇到外部沖擊(如跌落)時(shí)容易破碎，因?yàn)槠浔纫r底要薄很多。
還有，如果鋰離子二次電池內(nèi)壓升高，并由此使安全孔破碎，電池的內(nèi)部密封被破壞。該電池就不能再使用了。
雖然上面描述了鋰離子二次電池，但是本發(fā)明并不局限于鋰離子二次電池發(fā)明內(nèi)容所以，本發(fā)明用來解決以往技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種二次電池，其具有在充電/放電時(shí)補(bǔ)償和防止電池膨脹的至少一個(gè)單元，以防止電極組件由于內(nèi)部壓力升高而變形，并能夠補(bǔ)償和防止二次電池殼體膨脹。
為了達(dá)到這個(gè)目的，所提供的二次電池，包括電極組件，具有正、負(fù)極板并且包括布置在正、負(fù)極集電器的至少一個(gè)表面上的活性物質(zhì)，并且進(jìn)一步包括置入所述正、負(fù)極板之間的隔板；殼體，具有適于容納該電極組件的空間并且具有至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止該殼體體積膨脹的單元(element)；以及適于被附加在該殼體上并將其密封的蓋組件，該蓋部分包括適于電連接該電極組件的端子部分。
其中該殼體優(yōu)選為具有開口頂部的箱形并且具有側(cè)部和底部，該側(cè)部包括包含兩個(gè)長(zhǎng)邊部分和兩個(gè)短邊部分的四個(gè)側(cè)面，并且該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元位于該殼體的該側(cè)部的至少一個(gè)側(cè)面上。
其中該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元，優(yōu)選向該適于容納電極組件的空間凹進(jìn)。
其中該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元凹進(jìn)的深度，優(yōu)選與該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元所在側(cè)面和面對(duì)側(cè)面之間距離的5％到15％相對(duì)應(yīng)。
其中該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹單元優(yōu)選向該殼體外突出。
其中該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元突出的高度，優(yōu)選與該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元所在側(cè)面和面對(duì)側(cè)面之間距離的5％到15％相對(duì)應(yīng)。
其中該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元，優(yōu)選位于該殼體的該側(cè)部的四個(gè)側(cè)面中的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面上。
其中該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元，優(yōu)選位于該殼體的該側(cè)部的四個(gè)側(cè)面中的兩個(gè)長(zhǎng)邊部分上。
其中該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元，優(yōu)選位于該殼體側(cè)面的中間。
其中該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元的高度，優(yōu)選與該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元所在殼體側(cè)面高度的30％到40％相對(duì)應(yīng)。
其中該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元的寬度，優(yōu)選與該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元所在殼體側(cè)面寬度的30％到40％相對(duì)應(yīng)。
其中該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元的面積，優(yōu)選與該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元所在殼體側(cè)面面積的9％到16％相對(duì)應(yīng)。
為了實(shí)現(xiàn)該目的，提供了一種二次電池殼體，包括側(cè)部，界定出適于容納電極組件的空間并且具有至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元；以及適于密封該側(cè)部下端空間的底部。
其中該側(cè)部?jī)?yōu)選包括包含兩個(gè)長(zhǎng)邊部分和兩個(gè)短邊部分的四個(gè)側(cè)面，該側(cè)部的所述四個(gè)側(cè)面的至少一個(gè)包含該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元。
其中該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元，優(yōu)選向該適于容納電極組件的空間凹進(jìn)。
其中該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元凹進(jìn)的深度，優(yōu)選與該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元所在側(cè)面和面對(duì)側(cè)面之間距離的5％到15％相對(duì)應(yīng)。
其中該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹單元優(yōu)選向該殼體外突出。
其中該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元突出的高度，優(yōu)選與該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元所在側(cè)面和面對(duì)側(cè)面之間距離的5％到15％相對(duì)應(yīng)。
其中該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元，優(yōu)選位于該殼體的該側(cè)部的四個(gè)側(cè)面中的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面上。
其中該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元，優(yōu)選位于該殼體的該側(cè)部的四個(gè)側(cè)面中的兩個(gè)長(zhǎng)邊部分上。
其中該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元，優(yōu)選位于該殼體上該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元所在側(cè)面的中間。
為了實(shí)現(xiàn)該目的，提供了一種二次電池，包括電極組件，具有正、負(fù)極板并且包括布置在正、負(fù)極集電器的至少一個(gè)表面上的活性物質(zhì)，并且進(jìn)一步包括置入所述正、負(fù)極板之間的隔板；以及具有開口頂部的箱形殼體，并且具有界定出適于容納該電極組件的空間的側(cè)部以及適于密封該側(cè)部的下端空間的底部，該箱形殼體適于被附加到該蓋組件的頂部，并且具有位于該側(cè)部的四個(gè)側(cè)面的至少一個(gè)的一部分上的、至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的方形單元；其中該蓋組件適于被附加到該箱形殼體并將其密封；以及其中該蓋組件包括適于電連接該電極組件的端子部分。
其中該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的方形單元，優(yōu)選位于該側(cè)部的四個(gè)側(cè)面中的兩個(gè)相對(duì)的長(zhǎng)邊部分上。
其中該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的方形單元優(yōu)選具有四個(gè)圓角。
優(yōu)選進(jìn)一步包括沿兩個(gè)對(duì)角方向、連接該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的方形單元的溝槽或突起中的一個(gè)。
為了實(shí)現(xiàn)該目的，提供了一種二次電池，包括電極組件，具有正、負(fù)極板并且包括布置在正、負(fù)極集電器的至少一個(gè)表面上的活性物質(zhì)，并且進(jìn)一步包括置入所述正、負(fù)極板之間的隔板；具有開口頂部的箱形殼體，并且具有界定出適于容納該電極組件的空間的側(cè)部以及適于密封該側(cè)部的下端空間的底部，該殼體適于被附加到該蓋組件的頂部，并且具有位于該側(cè)部的四個(gè)側(cè)面的至少一個(gè)的一部分上的、適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的第一和第二單元；優(yōu)選其中該蓋組件適于被附加到該箱形殼體并將其密封；優(yōu)選其中該蓋組件包括適于電連接該電極組件的端子部分。
優(yōu)選其中該適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的第一和第二單元向該適于容納電極組件的空間凹進(jìn)，或者向該殼體外突出。
優(yōu)選其中該適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的第一單元為方形，該適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的第二單元沿該適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的第一單元的兩個(gè)對(duì)角線方向延伸。
為了實(shí)現(xiàn)該目的，提供了一種二次電池，包括電極組件，具有正、負(fù)極板并且包括布置在正、負(fù)極集電器的至少一個(gè)表面上的活性物質(zhì)，并且進(jìn)一步包括置入所述正、負(fù)極板之間的隔板；具有包括四個(gè)側(cè)面的側(cè)部的殼體，以箱的形狀具有開口頂部和底以及適于密封該側(cè)部的下端空間的底部分，該殼體適于被附加到該蓋組件頂部，并且具有至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元，所述至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元包括位于該側(cè)部的四個(gè)側(cè)面的至少一個(gè)的一部分上的第一和第二方向部件(component)；其中該蓋組件適于被附加到該箱形殼體并將其密封；其中該蓋組件包括適于電連接該電極組件的端子部分。
優(yōu)選其中該第一方向部件為水平或垂直部件中的一個(gè)，并且其中該第二方向部件從該第一方向部件的端部以相對(duì)于該第一方向部件的預(yù)定角度延伸。
優(yōu)選其中優(yōu)選該第一和第二方向部件之間的預(yù)定角度大于0°且小于90°。
優(yōu)選其中該側(cè)部的四個(gè)側(cè)面中的至少一個(gè)具有用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的兩個(gè)單元，用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的兩個(gè)單元中的第一方向部件彼此平行，用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的兩個(gè)單元中的第二方向部件位于相對(duì)于該另一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元的位置上。
優(yōu)選其中該側(cè)部的四個(gè)側(cè)面中的至少一個(gè)具有用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的兩個(gè)單元，用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的兩個(gè)單元中的第一方向部件彼此平行，用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的兩個(gè)單元中的第二方向部件位于與該另一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的裝置的相同方向的位置上。
為了實(shí)現(xiàn)該目的，提供了一種制造二次電池的方法，該方法包括在被分為側(cè)部和底部的二次電池殼體的板部件的側(cè)部的一部分上，形成適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元，以及通過對(duì)二次電池殼體的板部件進(jìn)行塑性加工，形成二次電池殼體。
優(yōu)選其中該形成適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元，包括鍛煉。
優(yōu)選其中該形成二次電池殼體，包括拉延。
優(yōu)選其中該用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元向適于容納電極組件的空間凹進(jìn)，或者向該殼體外突出。


結(jié)合附圖和以下的詳細(xì)說明，本發(fā)明的上述以及其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將變得更加，附圖中相同的參考標(biāo)號(hào)表示相同或者相似的部件，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的矩形二次電池的分解圖；圖2A為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元(element)的子二次電池殼體的透視圖；圖2B和2C為圖2a中的二次電池沿直線A-A′的縱向剖視圖；圖2D為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元的二次電池殼體的前視圖；圖3A到3D為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元的二次電池殼體的簡(jiǎn)圖；以及圖4A到4B為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元的二次電池殼體的制造方法的簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖介紹本發(fā)明的示范性實(shí)施例。在以下說明和附圖中，相同參照標(biāo)號(hào)表示相同或類似的組件，所以省略了對(duì)相同或類似組件的重復(fù)說明。
圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的矩形二次電池的分解圖。
參見圖1，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的二次電池100包括二次電池殼體110，容納在二次電池殼體110中的膠卷形電極組件200，附加到二次電池殼體110頂部的蓋組件300。
二次電池殼體110由大致箱形的金屬罐，其具有開口頂端，并可以作為電池的電端子。二次電池殼體110具有至少一個(gè)布置在該殼體100、用于在二次電池充電/放電過程中補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115。
電極組件200由安裝有正極接片215的正極板210、安裝有負(fù)極接片225的負(fù)極板220、以及置于正極板210和負(fù)極板220之間的隔板230卷繞而成。正極接片215和負(fù)極接片225在其從電極組件200延伸的邊緣部位由絕緣帶240所絕緣，以避免正極板210和負(fù)極板220之間的短路。
蓋組件300包括平板狀的蓋板310，其尺寸和形狀對(duì)應(yīng)于二次電池殼體110開口的尺寸和形狀。蓋板310在中間具有端子通孔311，在一側(cè)具有電解液注入孔312以通過其注入電解液。球狀物315安裝在電解液注入孔312上并將其密封。
端子通孔311具有如負(fù)極的電極端子320以插入其中的方式定位在其中。電極端子320具有位于外表面的管形墊圈330，用于將其絕緣于蓋板310。蓋板310具有位于底表面的絕緣板340。絕緣板340具有位于底表面的端子板350。
電極端子320通過端子通孔311插入，同時(shí)墊圈330圍繞在其表面外周。電極端子320的底表面電連接于端子板350，并以絕緣板340置于它們之間。
從正極板210延伸的正極接片215焊接到蓋板310的底表面。從負(fù)極板220延伸的負(fù)極接片225焊接到電極端子320的底部。
電極組件200具有位于其頂面的絕緣殼體360，其電絕緣于蓋組件300并覆蓋在其頂端。絕緣殼體360具有電解液注入通孔362，其位置對(duì)應(yīng)于蓋板310的電解液注入孔312，所以電解液可以由此注入。絕緣殼體360由具有絕緣性質(zhì)的聚合體樹脂制成，其材料優(yōu)選優(yōu)選為聚丙烯，但本發(fā)明并不局限于此。
圖2A為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元的二次電池殼體的透視圖，圖2B為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元的二次電池殼體的前視圖，圖2C為圖2A中的二次電池沿直線A-A′的縱向剖視圖，圖2D為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元的二次電池殼體的前視圖。
參見圖2A，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的二次電池殼體110由箱形的金屬制成，其具有開口頂端，并具有空間117以容納電極組件200。具體是，二次電池殼體110具有形成預(yù)定空間的側(cè)部111，以使電極組件200安裝在其中，底部112位于側(cè)部111下面以密封側(cè)部111的下部空間。側(cè)部111具有開口頂部，以使電極組件200從其中插入。
二次電池殼體110的側(cè)部由四個(gè)側(cè)面構(gòu)成，包括兩個(gè)較長(zhǎng)部分和兩個(gè)較短部分。盡管圖中沒有示出，但二次電池殼體110的側(cè)部111的四個(gè)側(cè)面的兩個(gè)相對(duì)較短部分可以具有圓形曲面。特別地，二次電池殼體110的側(cè)部111的四個(gè)側(cè)面的兩個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)部分可以為平面，而兩個(gè)相對(duì)較短部分可以為圓形曲面。
二次電池殼體110可以電連接于電極組件200的正極或負(fù)極，并作為端子電極。
如上所述，二次電池殼體110具有至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元115，以防止電極組件200在二次電池100充電/放電過程中由于內(nèi)部壓力升高而變形，并能夠補(bǔ)償二次電池殼體110變形。
用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115優(yōu)選位于二次電池殼體110的側(cè)部111的四個(gè)側(cè)面的至少一個(gè)上。優(yōu)選地，用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115優(yōu)選位于二次電池殼體110的兩個(gè)相對(duì)側(cè)面上。更優(yōu)選地是，用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115位于二次電池殼體110的兩個(gè)面對(duì)的較長(zhǎng)的部分上。
用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115優(yōu)選位于二次電池殼體110的側(cè)部111的四個(gè)側(cè)面中的至少一個(gè)的中心上。這是因?yàn)樵诙坞姵?00的充電/放電過程中，二次電池殼體110的側(cè)部111的每個(gè)側(cè)面的中心膨脹和變形最嚴(yán)重，而外圍處膨脹和變形較輕。
參見圖2B，用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115可以向二次電池殼體110容納電極組件200的空間117凹進(jìn)。
如果二次電池100的內(nèi)壓超過預(yù)定值，則上述凹進(jìn)的用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115，其形狀可以反過來向外突出，以補(bǔ)償由于二次電池100的內(nèi)壓升高而導(dǎo)致二次電池殼體110的體積膨脹。如果二次電池100的內(nèi)壓低于預(yù)定值，用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115還可以擠壓電極組件200，并防止其搖擺。
用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115115向容納電極組件200的空間117所凹進(jìn)的深度D，優(yōu)選為用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115所在側(cè)面和面對(duì)側(cè)面之間距離D′的5％到15％。
用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115所布置部分的厚度t1與二次電池殼體110的厚度t2相同。
參見圖2C，用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115可以向二次電池殼體110的外部突出。
如上所述，向外突出的用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115增加了二次電池100的容積，并減小了內(nèi)壓的升高，而且還提高了二次電池100的電池容量。
用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115突出的高度D″，優(yōu)選為用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元所在側(cè)面和面對(duì)側(cè)面之間距離D′的5％到15％。
用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115所在部分的厚度t1與二次電池殼體110的厚度t2相同，如圖2B所示的相同。
參見圖2D，用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115大致為方形。用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115的高度H1優(yōu)選為二次電池殼體110的用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115所在側(cè)面高度H2的30％到40％，用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115的寬度W1優(yōu)選為二次電池殼體110的用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115所在側(cè)面寬度W2的30％到40％。
換言之，用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115的面積，優(yōu)選為用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115所在二次電池殼體110側(cè)面面積的9％到16％。
這是為了最小化二次電池殼體110的內(nèi)部空間的降低，空間的降低由用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115造成，并且避免對(duì)二次電池100的電池容量的影響。
圖3A到3D為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元的二次電池殼體的前視圖。
參見圖3a到3d，用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115可以位于二次電池殼體110的一個(gè)側(cè)面上，其中殼體可以為各種形狀，包括如圖2d所示的大致方形。
例如，用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115可以為大致方形，并具有額外的溝槽或突起，沿兩個(gè)對(duì)角線連接于方形。
特殊的，用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115可以包括具有大致方形的用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的第一單元115a，和沿用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的第一單元115a的兩個(gè)對(duì)角線以預(yù)定寬度延伸出的溝槽或突起形的用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的第二單元115b。
用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115還可以具有如圖3B所示的具有圓角的方形。
或者，用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115可以具有如圖3C和3D所示的飛鏢形狀。特別地，用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115可以具有為水平或垂直部件的第一方向部件115c，以及從第一方向部件115c的端部以相對(duì)于第一方向部件115c預(yù)定角度延伸出的第二方向部件115d。第一方向部件115c和第二方向部件115d之間的角度在0°到90°之間，優(yōu)選在30°到60°之間。
上述至少一個(gè)飛鏢形狀的用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的至少一個(gè)單元115，可以位于二次電池殼體110的側(cè)部111的至少一個(gè)側(cè)面上。優(yōu)選是，兩個(gè)飛鏢形狀的用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元115相互面對(duì)布置。具體地，包括第一方向部件115c和第二方向部件115d的兩個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元115，位于二次電池殼體110的側(cè)部111的至少一個(gè)側(cè)面上，使得兩個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元115中的第一方向部件115c，與用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元115上相對(duì)布置連一個(gè)第二方向部件115d相互平行。
盡管圖中沒有示出，但第二方向部件115d可以與另一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元115位于相同的方向上。
圖4A到4B為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元的二次電池殼體的制造方法的簡(jiǎn)圖。
參見圖4A，準(zhǔn)備制造二次電池的板部件400。板部件400優(yōu)選由可鍛的金屬材料制成，其可以進(jìn)行壓力塑性加工(例如，拉延工藝或鍛造工藝)，這些材料可以是鋁(AL)，鋁合金或其他對(duì)等物，但本發(fā)明對(duì)其并不限制。在加工二次電池時(shí)，板部件400分為側(cè)部410和底部420。
板部件400的側(cè)部410的一部分易于進(jìn)行鍛造等塑性加工，以形成用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元430。
參見圖4B，在側(cè)部410上形成用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元430后，板部件的底部420易于進(jìn)行拉延等壓力塑性加工工藝，從而形成二次電池殼體。
下列表1是根據(jù)本發(fā)明的具有用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元115和430的二次電池殼體110的變形試驗(yàn)結(jié)果。
在試驗(yàn)中，鋁的二次電池殼體110的尺寸是29.5mm×55.8mm×5.8mm，在二次電池殼體110上形成的用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元115和430的厚度為1mm。內(nèi)壓為17kgf/cm2。
表1

參見表1，可以清楚的看出，具有圓角方形的用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元115和430的二次電池殼體110的變形量較小，其中以沒有用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元115和430的二次電池殼體110的變形量為100％。具體地，如圖3a所示，具有大致方形和從兩個(gè)對(duì)角方向以預(yù)定寬度延伸出溝槽和突起形狀的用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元115和430的二次電池殼體，其效果優(yōu)選。
同樣，即便具有用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元115和430的二次電池殼體110的二次電池100的內(nèi)壓升高，在二次電池殼體110側(cè)面上的凹進(jìn)或突起的用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元115和430，也會(huì)防止二次電池殼體110變形。
如上所述，本發(fā)明提供了一種二次電池，其具有在充電/放電時(shí)補(bǔ)償和防止電池膨脹的至少一個(gè)單元，以防止電極組件由于內(nèi)部壓力升高而變形，并能夠補(bǔ)償和防止二次電池殼體膨脹。
盡管以說明為目的對(duì)本發(fā)明示范性實(shí)施例進(jìn)行了說明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以意識(shí)到，在不背離本發(fā)明所附權(quán)利要求的原理和精神的情況下，本發(fā)明可以有各種變體、增加和替換。
權(quán)利要求
1.一種二次電池，包括電極組件，具有正、負(fù)極板并且包括布置在正、負(fù)極集電器的至少一個(gè)表面上的活性物質(zhì)，并且進(jìn)一步包括置入所述正、負(fù)極板之間的隔板；殼體，具有適于容納該電極組件的空間并且具有至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止該殼體體積膨脹的單元；以及適于被附加在該殼體上并將其密封的蓋組件，該蓋部分包括適于電連接該電極組件的端子部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中的二次電池，其中該殼體為具有開口頂部的箱形并且具有側(cè)部和底部，該側(cè)部包括包含兩個(gè)長(zhǎng)邊部分和兩個(gè)短邊部分的四個(gè)側(cè)面，并且該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元位于該殼體的該側(cè)部的至少一個(gè)側(cè)面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中的二次電池，其中該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元，向該適于容納電極組件的空間凹進(jìn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中的二次電池，其中該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元凹進(jìn)的深度，與該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元所在側(cè)面和面對(duì)側(cè)面之間距離的5％到15％相對(duì)應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2中的二次電池，其中該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹單元向該殼體外突出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中的二次電池，其中該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元突出的高度，與該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元所在側(cè)面和面對(duì)側(cè)面之間距離的5％到15％相對(duì)應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2中的二次電池，其中該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元，位于該殼體的該側(cè)部的四個(gè)側(cè)面中的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中的二次電池，其中該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元，位于該殼體的該側(cè)部的四個(gè)側(cè)面中的兩個(gè)長(zhǎng)邊部分上。
9.根據(jù)權(quán)利要求2中的二次電池，其中該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元，位于該殼體側(cè)面的中間。
10.根據(jù)權(quán)利要求2中的二次電池，其中該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元的高度，與該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元所在殼體側(cè)面高度的30％到40％相對(duì)應(yīng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求2中的二次電池，其中該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元的寬度，與該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元所在殼體側(cè)面寬度的30％到40％相對(duì)應(yīng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求2中的二次電池，其中該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元的面積，與該至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元所在殼體側(cè)面面積的9％到16％相對(duì)應(yīng)。
13.一種二次電池殼體，包括側(cè)部，界定出適于容納電極組件的空間并且具有至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元；以及適于密封該側(cè)部下端空間的底部。
14.根據(jù)權(quán)利要求13中的二次電池殼體，其中該側(cè)部包括包含兩個(gè)長(zhǎng)邊部分和兩個(gè)短邊部分的四個(gè)側(cè)面，該側(cè)部的所述四個(gè)側(cè)面的至少一個(gè)包含該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元。
15.根據(jù)權(quán)利要求14中的二次電池殼體，其中該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元，向該適于容納電極組件的空間凹進(jìn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15中的二次電池殼體，其中該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元凹進(jìn)的深度，與該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元所在側(cè)面和面對(duì)側(cè)面之間距離的5％到15％相對(duì)應(yīng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14中的二次電池殼體，其中該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹單元，向該殼體外突出。
18.根據(jù)權(quán)利要求17中的二次電池殼體，其中該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元突出的高度，與該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元所在側(cè)面和面對(duì)側(cè)面之間距離的5％到15％相對(duì)應(yīng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求14中的二次電池殼體，其中該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元，位于該殼體的該側(cè)部的四個(gè)側(cè)面中的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面上。
20.根據(jù)權(quán)利要求19中的二次電池殼體，其中該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元，位于該殼體的該側(cè)部的四個(gè)側(cè)面中的兩個(gè)長(zhǎng)邊部分上。
21.根據(jù)權(quán)利要求14中的二次電池殼體，其中該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元，位于該殼體上該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元所在側(cè)面的中間。
22.一種二次電池，包括電極組件，具有正、負(fù)極板并且包括布置在正、負(fù)極集電器的至少一個(gè)表面上的活性物質(zhì)，并且進(jìn)一步包括置入所述正、負(fù)極板之間的隔板；以及具有開口頂部的箱形殼體，并且具有界定出適于容納該電極組件的空間的側(cè)部以及適于密封該側(cè)部的下端空間的底部，該箱形殼體適于被附加到該蓋組件的頂部，并且具有位于該側(cè)部的四個(gè)側(cè)面的至少一個(gè)的一部分上的、至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的方形單元；其中該蓋組件適于被附加到該箱形殼體并將其密封；以及其中該蓋組件包括適于電連接該電極組件的端子部分。
23.根據(jù)權(quán)利要求22中的二次電池，其中該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的方形單元，位于該側(cè)部的四個(gè)側(cè)面中的兩個(gè)相對(duì)的長(zhǎng)邊部分上。
24.根據(jù)權(quán)利要求22中的二次電池，其中該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的方形單元，具有四個(gè)圓角。
25.根據(jù)權(quán)利要求22中的二次電池，進(jìn)一步包括沿兩個(gè)對(duì)角方向連接該至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的方形單元的溝槽或突起中的一個(gè)。
26.一種二次電池，包括電極組件，具有正、負(fù)極板并且包括布置在正、負(fù)極集電器的至少一個(gè)表面上的活性物質(zhì)，并且進(jìn)一步包括置入所述正、負(fù)極板之間的隔板；具有開口頂部的箱形殼體，并且具有界定出適于容納該電極組件的空間的側(cè)部以及適于密封該側(cè)部的下端空間的底部，該殼體適于被附加到該蓋組件的頂部，并且具有位于該側(cè)部的四個(gè)側(cè)面的至少一個(gè)的一部分上的、適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的第一和第二單元；其中該蓋組件適于被附加到該殼體并將其密封；其中該蓋組件包括適于電連接該電極組件的端子部分。
27.根據(jù)權(quán)利要求26中的二次電池，其中該適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的第一和第二單元向該適于容納電極組件的空間凹進(jìn)，或者向該殼體外突出。
28.根據(jù)權(quán)利要求27中的二次電池，其中該適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的第一單元為方形，該適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的第二單元沿該適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的第一單元的兩個(gè)對(duì)角線方向延伸。
29.一種二次電池，包括電極組件，具有正、負(fù)極板并且包括布置在正、負(fù)極集電器的至少一個(gè)表面上的活性物質(zhì)，并且進(jìn)一步包括置入所述正、負(fù)極板之間的隔板；具有包括四個(gè)側(cè)面的側(cè)部的殼體，以箱的形狀具有開口頂部和底以及適于密封該側(cè)部的下端空間的底部，該殼體適于被附加到該蓋組件頂部，并且具有至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元，所述至少一個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元包括位于該側(cè)部的四個(gè)側(cè)面的至少一個(gè)的一部分上的第一和第二方向部件；其中該蓋組件適于被附加到該殼體并將其密封；其中該蓋組件包括適于電連接該電極組件的端子部分。
30.根據(jù)權(quán)利要求29中的二次電池，其中該第一方向部件為水平或垂直部件中的一個(gè)，并且其中該第二方向部件從該第一方向部件的端部以相對(duì)于該第一方向部件的預(yù)定角度延伸。
31.根據(jù)權(quán)利要求29中的二次電池，其中該第一和第二方向部件之間的預(yù)定角度大于0°且小于90°。
32.根據(jù)權(quán)利要求29中的二次電池，其中該側(cè)部的四個(gè)側(cè)面中的至少一個(gè)包括兩個(gè)適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元，適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的兩個(gè)單元中的第一方向部件彼此平行，并且該用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的兩個(gè)單元中的第二方向部件位于相對(duì)于該另一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元的位置上。
33.根據(jù)權(quán)利要求29中的二次電池，其中該側(cè)部的四個(gè)側(cè)面中的至少一個(gè)具有適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的兩個(gè)單元，適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的兩個(gè)單元中的第一方向部件彼此平行，并且該用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的兩個(gè)單元中的第二方向部件位于與該另一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元的相同方向的位置上。
34.一種制造二次電池的方法，該方法包括在被分為側(cè)部和底部的二次電池殼體的板部件的側(cè)部的一部分上，形成適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元，以及通過對(duì)二次電池殼體的板部件進(jìn)行塑性加工，形成二次電池殼體。
35.根據(jù)權(quán)利要求34中的二次電池的制造方法，其中該形成適于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元，包括鍛煉。
36.根據(jù)權(quán)利要求34中的二次電池的制造方法，其中該形成二次電池殼體，包括拉延。
37.根據(jù)權(quán)利要求34中的二次電池的制造方法，其中該用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元向適于容納電極組件的空間凹進(jìn)，或者向該殼體外突出。
全文摘要
所公布的是一種二次電池，其具有至少一個(gè)在電池充電/放電時(shí)補(bǔ)償和防止電池膨脹的單元，以防止電極組件由于內(nèi)部壓力升高而變形，并能夠補(bǔ)償和防止二次電池殼體膨脹。該二次電池包括具有正負(fù)電極板的電極組件，其正負(fù)電極收集器的至少一面上具有活性物質(zhì)，在正負(fù)電極板之間具有隔板，具有容納電極部件空間的殼體，以及至少一個(gè)用于補(bǔ)償和防止體積膨脹的單元，還具有用于蓋在殼體上并將其密封的蓋組件，其上具有電連接電極組件的端子。
文檔編號(hào)H01M10/40GK1728436SQ20051008833
公開日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2005年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月29日
發(fā)明者金吉鎬 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社